走进C语言:堆、栈与堆区、栈区,你知道有什么区别吗?

一、区别

注:首先堆和栈可以分为两种,一种是数据结构,另一种是和内存的分配有关,这两种虽然都有栈和堆,但是两者关系并不大,

1、栈、堆是数据结构里面的叫法,注意:有时候有人喜欢这样说 “堆栈” 其实说的就是栈而不是堆。

2、栈区、堆区 则是内存模型的叫法。

二、内存中的栈区和堆区

我们知道php的底层是C (任何语言其实都可以分为大同小异的几块)

而C语言的内存模型分为5个区:栈区、堆区、静态区、常量区、代码区。每个区存储的内容如下:

1、栈区:存放函数的参数值、局部变量等,由编译器自动分配和释放,通常在函数执行完后就释放了,其操作方式类似于数据结构中的栈。栈内存分配运算内置于CPU的指令集,效率很高,但是分配的内存量有限,比如iOS中栈区的大小是2M。

2、堆区:就是通过new、malloc、realloc分配的内存块,编译器不会负责它们的释放工作,需要用程序区释放。分配方式类似于数据结构中的链表。“内存泄漏”通常说的就是堆区。

3、静态区:全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后,由系统释放。

4、常量区:常量存储在这里,不允许修改。

5、代码区:顾名思义,存放代码。

分布图:

栈区和堆区大小差异?

栈区:由图中其实可以知道,栈区是向低地址扩展的,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,大小在进程分配时是确定的,具体大小看编译器,操作系统。所需大小一般小于10M!太大没有意义,不符合栈是用来快速存取的目标。

堆区:堆区是向高地址扩展的,是不连续的内存区域(这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的是动态分配的),因为会手动进行分配,会大一些,大小不固定。

栈区和堆区效率差异?

栈区:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。(只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。)

堆区:是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便。(首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的 delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中)

小结:其实从上面的知识我们可以看出,如果存放在堆中的数据如果不进行释放,很可能造成内存泄漏,因为并不一定能触发gc机制回收。所以对于堆中的内存使用,我们要记得用完释放。

三、数据结构中的栈和堆

什么是数据结构?

存储与组织数据的方式。我感觉更应强调数据的组织方式,比如好多数据结构的存储方式都是用的数组,但他们根据自身的特点进行了封装,因为存储方式只有顺序存储和链式存储两种,但是却可以组合成多种数据结构。

常用的数据结构有哪些?

数组、栈、堆、队列、链表等等。

栈是限定仅仅在表尾进行插入和删除操作的线性表,把允许插入和删除的一端称之为栈顶,另外一端称之为栈底。特点:后进先出,称之为后进先出线性表。

栈的应用:递归。

是一种经过排序的树形数据结构,每一个节点都有一个值,通常所说堆的数据结构是二叉树,堆的存取是随意的。所以堆在数据结构中通常可以被看做是一棵树的数组对象。而且堆需要满足一下两个性质:

(1)堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值;

(2)堆总是一棵完全二叉树。

堆的应用:堆排序,快速找出最大值、最小值,简化时间复杂度,像这样支持插入元素和寻找最大(小)值元素的数据结构称之为优先队列。

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